الأحماض والقواعد: K_a، pK_a، والقوة النسبية

يقوم

الحمض ببروتونات جزيء الماء لتكوين أيون الهيدرونيوم وقاعدته المترافقة. في التفاعل العكسي ، تقبل القاعدة المترافقة بروتونا من أيون الهيدرونيوم. يحدد مدى تفكك الحمض في الماء قوته.

في الواقع ، تنفصل الأحماض القوية تماما في الماء ، ويقع التوازن على جانب المنتجات ، مما يعني أن محالولها تحتوي على تركيز عال من أيونات الهيدرونيوم.

بالمقارنة ، فإن الأحماض الضعيفة تنفصل جزئيا فقط في الماء ، وبالتالي فإن التوازن يفضل المواد المتفاعلة. لذلك ، تحتوي محلولها في الغالب على جزيئات حمض غير منفصلة مع عدد قليل من أيونات الهيدرونيوم.

يمكن قياس درجة تفكك الحمض الضعيف باستخدام ثابت الاتزان ، K_eq.

في محلول الحمض المخفف ، نظرا لأن التغيير في تركيز الماء لا يكاد يذكر ، تظل قيمته ثابتة بشكل أساسي.

وهكذا، يتم تعريف ثابت توازن جديد يسمى ثابت الحموضة K_a. لاحظ أن التعبير يحتوي على تركيز أيونات الهيدرونيوم في البسط.

يتوافق أعلى K_a مع تركيز أكبر لأيون الهيدرونيوم ، مما يشير إلى حمض أقوى.

تتراوح قيم K_a عدة أوامر من حيث الحجم للأحماض العضوية المختلفة. ومن ثم ، فإن pK_a ، معبرا عنه باللوغاريتم السالب ل K_a ، يستخدم عادة للإشارة إلى قوة الأحماض المختلفة.

تشير

علامة الطرح في التعبير إلى أنه كلما ارتفع pK_a ، كلما كان_KA أصغر ، وبالتالي كلما كان الحمض أضعف. لذلك ، فإن حمض البنزويك مع pK_a 4.2 أضعف من حمض الهيدروبروميك مع pK_a -9.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضا استخدام قيمة pK_a لتحديد قوة القاعدة ، حيث تحتوي كل قاعدة على حمض مترافق مرتبط بها. كلما كان الحمض المترافق أقوى ، كانت قاعدته أضعف.

على سبيل المثال ، pK_a من الحمض المترافق للميثانول هو −2.5 ، وهو أقل من pK_a من الحمض المترافق للميثيل أمين.

وبالتالي ، فإن حمض الميثانول المترافق أقوى من الحمض المترافق للميثيل أمين ، والميثانول هو قاعدة أضعف من الميثيل أمين.